一种矩形阶梯式热交换器制造技术

一种矩形阶梯式热交换器，主要包括，浓相换热部件和稀相换热部件以及分隔板，所述浓相换热部件由浓相外壳、浓相氦导管、浓相烧结银饼组成；所述稀相换热部件由稀相外壳、稀相导管、稀相烧结银饼组成；分隔板位于浓相换热部件与稀相换热部件的烧结银饼中间，三者紧密接触；浓相外壳与稀相外壳在分隔板处焊接在一起，将浓相、稀相的烧结银饼以及部分分隔板紧实地包裹在内部。本实用新型专利技术利用回流的氦预冷注入的氦，并且结合分隔板及大尺寸烧结银饼，大大提高了对回流氦的冷量利用效率；也有效降低了浓、稀两相的氦发生交叉泄漏的风险；整个装置为夹心结构，利用焊接工艺，热漏小，制作高效，维护成本低。维护成本低。维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种矩形阶梯式热交换器


[0001]本技术属于超低温设备
，具体涉及一种矩形阶梯式热交换器。

技术介绍

[0002]稀释制冷机具有超强的冷却能力，可以提供mK级温度，在量子计算、材料研究，基础物理研究等方面占有非常重要的地位。
[0003]热交换器作为稀释制冷机的“心脏”，对整套设备的性能起到决定作用。热交换器是利用回冷的氦对注入的氦进行预冷并冷却到极低温度。
[0004]现有技术中，传统热交换器常采用连续式热交换器，虽然一定程度上与注入的氦起到冷却作用，但是由于热交换不充分，无法有效利用回冷氦的冷量，导致冷量的浪费，最低温度只能到100mK左右，使得稀释制冷机的最低温受到限制，并且该类热交换器加工复杂，内部存在交叉泄漏的危险。
[0005]如果要获得更低的温度，需要提高对回流氦冷量的使用效率。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的不足，本技术的目的在于，提供一种矩形阶梯式热交换器，通过增大热接触面积，有效提高了回流氦冷量的利用效率，同时改善了制作工艺，降低了整个装置的热漏。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]一种矩形阶梯式热交换器，包括：浓相换热部件、稀相换热部件和分隔板，其特征在于：
[0009]分隔板位于浓相换热部件和稀相换热部件中间，浓相换热部件和稀相换热部件以分隔板为中心呈180
°
对称布置；
[0010]浓相换热部件包括：浓相外壳和浓相烧结银饼；浓相外壳的边缘与分隔板的上表面焊接为闭合整体，浓相烧结银饼的上表面与浓相外壳焊接，浓相烧结银饼的下表面与分隔板的上表面焊接；
[0011]稀相换热部件包括：稀相外壳和稀相烧结银饼；稀相外壳的边缘与分隔板的下表面焊接为闭合整体；稀相烧结银饼的下表面与稀相外壳焊接，稀相烧结银饼的上表面与分隔板的下表面焊接。
[0012]分隔板的上表面的面积大于浓相外壳与浓相烧结银饼的上表面的焊接接触面积之和；
[0013]分隔板的下表面的面积大于稀相外壳与稀相烧结银饼的下表面的焊接接触面积之和。
[0014]优选地，分隔板采用纯银片制造而成。
[0015]浓相烧结银饼和稀相烧结银饼均由纯度高于99.999％的银粉烧制而成，浓相烧结银饼和稀相烧结银饼的长度、宽度、高度均相同。
[0016]优选地，浓相烧结银饼和稀相烧结银饼的热接触面积大于20m2。
[0017]所述浓相换热部件还包括浓相氦导管；
[0018]浓相外壳设有半圆形凹槽，浓相烧结银饼与浓相外壳的半圆形凹槽形成闭合空间，闭合空间内为中空，在闭合空间的进口端和出口端浓相外壳分别与浓相氦导管进行焊接。
[0019]所述稀相换热部件还包括稀相氦导管；
[0020]稀相外壳设有半圆形凹槽，稀相烧结银饼与稀相外壳的半圆形凹槽形成闭合空间，闭合空间内为中空，在闭合空间的进口端和出口端稀相外壳分别与稀相氦导管进行焊接。
[0021]优选地所述浓相外壳的半圆形凹槽的直径小于所述稀相外壳的半圆形凹槽的直径；浓相外壳的半圆形凹槽与稀相外壳的半圆形凹槽错位布置。
[0022]优选地，浓相氦导管和稀相氦导管均为筒状结构；并且稀相氦导管的直径大于浓相氦导管的直径；浓相氦导管与稀相氦导管错位布置。
[0023]优选地，所述稀相氦导管采用铜制成；
[0024]所述浓相氦导管采用铜制成。
[0025]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，
[0026]1)本技术整体采用对称式夹心结构，浓、稀相换热部件，除浓、稀相换热部件外壳的凹槽直径及浓、稀相氦导管直径尺寸外，整体结构设计一致；分隔板位于浓、稀相换热部件中间，二者以分隔板为中心呈180
°
对称，保证了浓、稀相换热部件传递冷量和接收冷量的一致。本设计有效利用回流氦的冷量对即将注入稀释制冷机混合氦室的氦进行预冷，提高了冷量利用效率；
[0027]2)大尺寸烧结银饼通过增大热接触面积，减小了注入氦和回流氦之间的热阻，也大大提高了冷量的利用效率；高纯银分隔板，尽可能消除了浓、稀两相的氦发生交叉泄漏的风险；热交换器整体采用焊接工艺，避免打孔，使得整个装置热漏小于10nW，制作高效，维护成本低。
附图说明
[0028]图1是本技术的一种矩形阶梯式热交换器的斜视图；
[0029]图2是本技术的一种矩形阶梯式热交换器的截面图；
[0030]图1至2中附图标记说明如下：
[0031]1‑
浓相换热部件、2
‑
稀相换热部件、3
‑
分隔板、4
‑
浓相外壳、5
‑
浓相氦导管、6
‑
浓相烧结银饼、7
‑
稀相外壳、8
‑
稀相氦导管、9
‑
稀相烧结银饼。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0033]实施例1，一种矩形阶梯式热交换器。
[0034]如图1、图2所示，本技术的一种矩形阶梯式热交换器，包括：浓相换热部件1、稀相换热部件2以及分隔板3。
[0035]分隔板3位于浓相换热部件1和稀相换热部件2中间；浓相换热部件1和稀相换热部件2以分隔板3为中心呈180
°
对称布置。
[0036]浓相换热部件1包括：浓相外壳4、浓相氦导管5和浓相烧结银饼6；浓相外壳4的边缘与分隔板3的上表面焊接为闭合整体，浓相烧结银饼6的上表面与浓相外壳4焊接，浓相烧结银饼6的下表面与分隔板3的上表面焊接。
[0037]浓相外壳4设有半圆形凹槽，浓相烧结银饼6与浓相外壳4的半圆形凹槽形成闭合空间，闭合空间为中空，在闭合空间的进口端和出口端浓相外壳4分别与浓相氦导管5进行焊接。
[0038]稀相换热部件2包括：稀相外壳7、稀相氦导管8和稀相烧结银饼9；稀相外壳7的边缘与分隔板3的下表面焊接为闭合整体；稀相烧结银饼9的下表面与稀相外壳7焊接，稀相烧结银饼9的上表面与分隔板3的下表面焊接。
[0039]稀相外壳7设有半圆形凹槽，稀相烧结银饼9与稀相外壳7的半圆形凹槽形成闭合空间，闭合空间为中空，在闭合空间的进口端和出口端稀相外壳7分别与稀相的氦导管8进行焊接。
[0040]浓相外壳4的半圆形凹槽与稀相外壳7的半圆形凹槽错位布置。
[0041]浓相外壳4与稀相外壳7均位于热交换器最外部，其材质热导性差，可选不锈钢材质制成，可以有效降低整个热交换器的热漏；浓相外壳4与稀相外壳 7的一部分为半圆形凹槽，凹槽两端与对应的氦导管连接，且浓相外壳4凹槽直径小于稀相外壳的凹槽直径；浓相外壳4与稀相外壳7边缘与分隔板焊接在一起，形成闭合整体。
[0042]浓相氦导管5用于传输即将进入稀释制冷机混合室的氦，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矩形阶梯式热交换器，包括：浓相换热部件(1)、稀相换热部件(2)和分隔板(3)，其特征在于：分隔板(3)位于浓相换热部件(1)和稀相换热部件(2)中间，浓相换热部件(1)和稀相换热部件(2)以分隔板(3)为中心呈180
°
对称布置；浓相换热部件(1)包括：浓相外壳(4)和浓相烧结银饼(6)；浓相外壳(4)的边缘与分隔板(3)的上表面焊接为闭合整体，浓相烧结银饼(6)的上表面与浓相外壳(4)焊接，浓相烧结银饼(6)的下表面与分隔板(3)的上表面焊接；稀相换热部件(2)包括：稀相外壳(7)和稀相烧结银饼(9)；稀相外壳(7)的边缘与分隔板(3)的下表面焊接为闭合整体；稀相烧结银饼(9)的下表面与稀相外壳(7)焊接，稀相烧结银饼(9)的上表面与分隔板(3)的下表面焊接。2.根据权利要求1所述的一种矩形阶梯式热交换器，其特征在于：分隔板(3)的上表面的面积大于浓相外壳(4)与浓相烧结银饼(6)的上表面的焊接接触面积之和；分隔板(3)的下表面的面积大于稀相外壳(7)与稀相烧结银饼(9)的下表面的焊接接触面积之和。3.根据权利要求1或2所述的一种矩形阶梯式热交换器，其特征在于：分隔板(3)采用纯银片制造而成。4.根据权利要求1或2所述的一种矩形阶梯式热交换器，其特征在于：浓相烧结银饼(6)和稀相烧结银饼(9)均由纯度大于99.999％的银粉烧制而成，浓相烧结银饼(6)和稀相烧结银饼(9)的长度、宽度、高度均...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：北京飞斯科科技有限公司，
类型：新型
国别省市：